專利名稱：一種用于傷口愈合研究的新型電場生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物反應(yīng)器裝置，尤其涉及一種用于傷口愈合研究的新型電場生 物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
上皮組織受傷后，會產(chǎn)生一個內(nèi)源性電場，這個電場對細(xì)胞愈合起著很重要的作 用。研究細(xì)胞對生物直流電場的反應(yīng)，從而進(jìn)一步了解細(xì)胞愈合的機(jī)理。但是在實(shí)際操作 中，研究者很難直接以傷口作為研究對象，于是可通過模擬組織中的電場或器官培養(yǎng)來進(jìn) 行細(xì)胞學(xué)研究。現(xiàn)有的一種趨電性培養(yǎng)室的實(shí)驗(yàn)裝置是這樣的標(biāo)準(zhǔn)的組織培養(yǎng)皿，里面充 滿硅脂，兩條長條形玻璃間隔1cm、相互平行地固定在培養(yǎng)皿底部；細(xì)胞置于前面所述玻璃 蓋形成的槽中，還有一個玻璃蓋固定在硅脂頂上橫跨整個槽；一張包含水的紙條放在碟子 中以維持濕度；兩根10cm長、里面充滿含2%瓊脂的鹽水的玻璃管，即鹽橋，分別穿過玻璃 蓋上的孔與培養(yǎng)室電連接；燒杯中Ag/AgCl電極都與直流電源連接。玻璃管的一端置于細(xì) 胞的培養(yǎng)液中，另一端置于燒杯的鹽水中。通過這個裝置可以觀察細(xì)胞對電場的反應(yīng)。另 一種應(yīng)用電場的趨電性培養(yǎng)室電場實(shí)驗(yàn)由兩個樹脂玻璃培養(yǎng)皿組成的大容器控制，兩培 養(yǎng)皿通過一個狹窄通道連接，鉬絲電極分別置于容器的相對兩端。容器中充滿溶解2%瓊脂 的細(xì)胞培養(yǎng)液組成的凝膠，帶有貼壁細(xì)胞的玻璃蓋與瓊脂固定并安裝在充滿培養(yǎng)液的連接 通道上方。玻璃蓋上設(shè)有可觀察連接通道的玻璃視窗。但是這些裝置存在以下幾個缺點(diǎn)一、細(xì)胞培養(yǎng)室兩端的電場不是平行電場，相當(dāng)于是點(diǎn)電場，鹽橋連接細(xì)胞培養(yǎng)基 和電源，鹽橋管的一端形成點(diǎn)電源，因此僅有培養(yǎng)皿的中間部分是平行電場，其他部分并不 是一個均一的電場。兩個電極直接插入瓊脂培養(yǎng)基時，細(xì)胞培養(yǎng)室中的電場也不是均一電 場。此外，電極直接插入瓊脂培養(yǎng)基，焦耳熱集中于兩極，不能得到實(shí)時散發(fā)，時間長了將改 變電極和瓊脂培養(yǎng)基之間的連接，導(dǎo)致細(xì)胞培養(yǎng)基中的電場不穩(wěn)定，電場方向不一致；二、所有的培養(yǎng)室玻璃蓋由硅脂固定從而形成一個固定幾何空間，硅脂與細(xì)胞直 接接觸，這將影響培養(yǎng)基里面的細(xì)胞活性；三、鹽橋被封在玻璃管中，占用的空間很大，不利于實(shí)時細(xì)胞觀察；四、長時間的電場刺激，會改變連接細(xì)胞培養(yǎng)室和鹽橋之間的液體層的pH值、溫 度和化學(xué)密度；五、Ag/AgCl電極產(chǎn)品對細(xì)胞是有害的，在試驗(yàn)中會通過鹽橋進(jìn)入細(xì)胞培養(yǎng)室中， 影響細(xì)胞活性。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明目的在于提供一種電場穩(wěn)定均一、無毒無 害地可長時間作用于培養(yǎng)細(xì)胞，并能實(shí)時觀測的、操作簡單方便的電場生物反應(yīng)器裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種用于傷口愈合研究的新型電場生物反應(yīng)器，包括一 個細(xì)胞培養(yǎng)室、兩個細(xì)胞培養(yǎng)基池、兩個瓊脂鹽橋以及兩個斯坦伯格溶液(Steinbergsolution，直譯為斯坦伯格溶液)池，所述兩個細(xì)胞培養(yǎng)基池位于由培養(yǎng)室蓋密封的細(xì)胞 培養(yǎng)室兩端，培養(yǎng)室蓋和細(xì)胞培養(yǎng)室底間間隔一間隙形成一長方體空腔，該空腔連通兩端 的細(xì)胞培養(yǎng)基池，兩細(xì)胞培養(yǎng)基池中分別插有一電場測試探頭，所述兩細(xì)胞培養(yǎng)基池分別 通過一瓊脂鹽橋與一斯坦伯格溶液池連接，所述瓊脂鹽橋的兩端分別浸入細(xì)胞培養(yǎng)基池和 斯坦伯格溶液池中，且瓊脂鹽橋兩端為相平行的矩形板，細(xì)胞培養(yǎng)室兩端的瓊脂鹽橋端頭 矩形板也平行對稱，兩斯坦伯格溶液池中還分別插有一碳電極，碳電極導(dǎo)線連接電場源。作為優(yōu)選，包括一樹脂玻璃制成的底板和蓋板，蓋板間隔固定于底板上方，底板上 設(shè)有五個凹槽構(gòu)成一細(xì)胞培養(yǎng)室、兩細(xì)胞培養(yǎng)基池以及兩個斯坦伯格溶液池，連通細(xì)胞培 養(yǎng)基池和斯坦伯格溶液池的通槽充滿鹽瓊脂凝膠構(gòu)成所述瓊脂鹽橋。更進(jìn)一步地，上述各方案中所述培養(yǎng)室蓋和隔細(xì)胞培養(yǎng)室底間間隔300 ym。本發(fā)明的有益效果是通過細(xì)胞培養(yǎng)的觀察，電場分布計算及測試，細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境 如PH值等的實(shí)時監(jiān)測，培養(yǎng)細(xì)胞遷移等，證實(shí)本生物反應(yīng)器裝置可以重復(fù)國外文獻(xiàn)報道的 研究，電場穩(wěn)定均一，操作簡便，性能穩(wěn)定，可應(yīng)用于有關(guān)細(xì)胞對電場反應(yīng)的生物醫(yī)學(xué)及生 物物理學(xué)方面的研究。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的剖視圖2為圖1的俯視圖3為本發(fā)明實(shí)施例2的俯視圖4為電場分布計算圖5為電流密度分布圖6為顯微鏡觀察細(xì)胞遷移初始狀態(tài)；
圖7為顯微鏡觀察細(xì)胞遷移4小時后狀態(tài)；
圖8為顯微鏡觀察細(xì)胞遷移8小時后狀態(tài)；
圖9為顯微鏡觀察細(xì)胞遷移16小時后狀態(tài)；
圖10為細(xì)胞在電場作用下遷移的軌跡(圖示左側(cè)為陰極)；
圖11為細(xì)胞在電場作用下遷移軌跡的統(tǒng)計結(jié)果(X，Y軸的距離單位為ym，圖示左側(cè)為陰極)。
具體實(shí)施例方式
作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，一種用于傷口愈合研究的新型電場生物反應(yīng)器，包 括一個細(xì)胞培養(yǎng)室4、兩個細(xì)胞培養(yǎng)基池3、兩個瓊脂鹽橋6以及兩個斯坦伯格溶液池2，所 述兩個細(xì)胞培養(yǎng)基池3位于由培養(yǎng)室蓋5密封的細(xì)胞培養(yǎng)室4兩端，培養(yǎng)室蓋5和細(xì)胞培 養(yǎng)室4底間間隔一間隙形成一長方體空腔，該空腔連通兩端的細(xì)胞培養(yǎng)基池3，兩細(xì)胞培養(yǎng) 基池3中分別插有一電場測試探頭10，所述兩細(xì)胞培養(yǎng)基池3分別通過一瓊脂鹽橋6與一 斯坦伯格溶液池2連接，所述瓊脂鹽橋6的兩端分別浸入細(xì)胞培養(yǎng)基池3和斯坦伯格溶液 池2中，瓊脂鹽橋6禁止在兩池之間有任何交換，且瓊脂鹽橋6兩端為相平行的矩形板，細(xì) 胞培養(yǎng)室4兩端的瓊脂鹽橋6端頭矩形板也平行對稱，就像一個電極板，因此細(xì)胞培養(yǎng)室4 被暴露在電場中。兩斯坦伯格溶液池2中還分別插有一碳電極8，碳電極8導(dǎo)線連接電場源9。斯坦伯格溶液池2中的電極副產(chǎn)品是碳，對培養(yǎng)基無害。所述培養(yǎng)室蓋5和細(xì)胞培養(yǎng)室 4底間間隔300 iim。作為優(yōu)選，實(shí)施例1如圖1和圖2所示，包括一樹脂玻璃制成的底板1和蓋板7，蓋 板7間隔固定于底板1上方，底板1上設(shè)有五個凹槽構(gòu)成一細(xì)胞培養(yǎng)室4、兩細(xì)胞培養(yǎng)基池 3以及兩個斯坦伯格溶液池2，連通細(xì)胞培養(yǎng)基池3和斯坦伯格溶液池2的通槽充滿鹽瓊脂 凝膠構(gòu)成所述瓊脂鹽橋6。另一實(shí)施例2，如圖3所示，為了節(jié)省裝置在細(xì)胞恒溫箱中所占用的空間，還可以 將瓊脂橋6彎折成L型，從而減小底板1的長度，為了維持正常的二氧化碳和釋放電解氣 體，蓋板7通過8個塑料螺釘固定在離底板1高3mm的地方，其余與實(shí)施例1相同。電場仿真結(jié)果如圖4和5所示。顯然，細(xì)胞培養(yǎng)室中的EF為均勻的平行場(如圖 4所示)，且電流密度分布如圖5所示。容易發(fā)現(xiàn)，靠近瓊脂鹽橋端的接點(diǎn)具有輻射電流。 但是橋端和培養(yǎng)基之間的電流方向一致。這就是鹽橋端頭切割成矩形板以得到平行EF的 原因。為了證實(shí)該新型趨電性生物反應(yīng)器的功能，將人體上皮細(xì)胞序列Hy926培養(yǎng)16小 時，然后于在線定時顯微鏡(奧林巴斯C⑶顯微鏡系統(tǒng))下觀察細(xì)胞遷移。通過Image-pro plus5.0(IPP5. 0)分析軟件來記錄細(xì)胞遷移軌跡并對其進(jìn)行處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示存在細(xì)胞 定向遷移，并且細(xì)胞具有向陰極的趨電性行為(見圖6至圖10)。通過IPP5.0來計算遷移距 離，然后通過Microsoft EXCEL 2000將所得細(xì)胞遷移數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為散點(diǎn)圖(如圖11所示)， 圖10和圖11的左側(cè)為陰極，顯然，大多數(shù)細(xì)胞向陰極遷移。
權(quán)利要求
一種用于傷口愈合研究的新型電場生物反應(yīng)器，其特征在于包括一個細(xì)胞培養(yǎng)室、兩個細(xì)胞培養(yǎng)基池、兩個瓊脂鹽橋以及兩個斯坦伯格溶液池，所述兩個細(xì)胞培養(yǎng)基池位于由培養(yǎng)室蓋密封的細(xì)胞培養(yǎng)室兩端，培養(yǎng)室蓋和細(xì)胞培養(yǎng)室底間間隔一間隙形成一長方體空腔，該空腔連通兩端的細(xì)胞培養(yǎng)基池，兩細(xì)胞培養(yǎng)基池中分別插有一電場測試探頭，所述兩細(xì)胞培養(yǎng)基池分別通過一瓊脂鹽橋與一斯坦伯格溶液池連接，所述瓊脂鹽橋的兩端分別浸入細(xì)胞培養(yǎng)基池和斯坦伯格溶液池中，且瓊脂鹽橋兩端為相平行的矩形板，細(xì)胞培養(yǎng)室兩端的瓊脂鹽橋端頭矩形板也平行對稱，兩斯坦伯格溶液池中還分別插有一碳電極，碳電極導(dǎo)線連接電場源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于傷口愈合研究的新型電場生物反應(yīng)器，其特征在 于包括一樹脂玻璃制成的底板和蓋板，蓋板間隔固定于底板上方，底板上設(shè)有五個凹槽構(gòu) 成一細(xì)胞培養(yǎng)室、兩細(xì)胞培養(yǎng)基池以及兩個斯坦伯格溶液池，連通細(xì)胞培養(yǎng)基池和斯坦伯 格溶液池的通槽充滿鹽瓊脂凝膠構(gòu)成所述瓊脂鹽橋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于傷口愈合研究的新型電場生物反應(yīng)器，其特征 在于所述培養(yǎng)室蓋和隔細(xì)胞培養(yǎng)室底間間隔300 μ m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于傷口愈合研究的新型電場生物反應(yīng)器，涉及一種生物反應(yīng)器裝置，包括一個細(xì)胞培養(yǎng)室、兩個細(xì)胞培養(yǎng)基池、兩個瓊脂鹽橋以及兩個斯坦伯格溶液池，所述兩個細(xì)胞培養(yǎng)基池位于由培養(yǎng)室蓋密封的細(xì)胞培養(yǎng)室兩端，培養(yǎng)室蓋和細(xì)胞培養(yǎng)室底間間隔一間隙形成一長方體空腔，該空腔連通兩端的細(xì)胞培養(yǎng)基池，兩細(xì)胞培養(yǎng)基池中分別插有一電場測試探頭，所述兩細(xì)胞培養(yǎng)基池分別通過一瓊脂鹽橋與一斯坦伯格溶液池連接，兩斯坦伯格溶液池中還分別插有一碳電極，碳電極導(dǎo)線連接電場源。本發(fā)明電場穩(wěn)定均一、無毒無害地可長時間作用于培養(yǎng)細(xì)胞，并能實(shí)時觀測的、操作簡單方便的電場生物反應(yīng)器裝置。
文檔編號C12M3/00GK101851579SQ20101016812
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月10日
發(fā)明者何學(xué)令, 吳江, 楊剛, 郭應(yīng)強(qiáng), 陳槐卿 申請人:吳江